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        甜薯脫毒苗快速繁殖技術

        2020-07-20 03:26:38吳凡陳閩劉佳
        江蘇農(nóng)業(yè)科學 2020年12期

        吳凡 陳閩 劉佳

        摘要:以甜薯的莖尖和單節(jié)莖段為試驗材料,研究不同濃度激素組合對甜薯不定芽及再生植株的影響,從而建立一套甜薯快速繁殖體系。結(jié)果表明,莖尖誘導出芽最佳培養(yǎng)基為MS+NAA 0.1 mg/L+KT 2.0 mg/L,單節(jié)莖段誘導的最佳培養(yǎng)基為MS+AD 0.8 mg/L,增殖最佳培養(yǎng)基為MS+NAA 0.5 mg/L+KT 2.0 mg/L,生根最佳培養(yǎng)基為MS+IBA 2.0 mg/L。該方法能夠提高甜薯繁殖系數(shù),提高甜薯品質(zhì)與產(chǎn)量,為甜薯產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)提供了理論依據(jù)和實踐指導。

        關鍵詞:甜薯;脫毒苗;莖尖;單節(jié)莖段;快速繁殖技術

        甜薯[Dioscorea esculenta (Lour) Brukill],別稱甘薯、毛薯、蒂薯,與山藥同為薯蕷科(Dioscoreaceae)薯蕷屬(Dioscorea L.)藤本植物[1],海南、廣東、廣西等南方沿海地區(qū)廣泛分布,浙江、江蘇則有少量分布。其莖塊顏色為白色,肉質(zhì)細嫩,既含豐富的多糖、淀粉、蛋白質(zhì)等成分[2],又具有健脾止瀉、益肺滋腎、解毒斂瘡等功效[3]。除了豐富的營養(yǎng)成分和良好的藥用價值,甜薯還具有耐儲藏、抗旱性好、病蟲害少、單株結(jié)薯多且集中等特性[4],便于生產(chǎn)管理,是值得研究和開發(fā)利用的特色薯類作物。

        甜薯的種植方式與傳統(tǒng)的山藥種植方法類似,即在收獲季節(jié)選健壯、無病蟲害的塊莖貯藏,次年種植季節(jié)取出切斷種植,但這種傳統(tǒng)的“春種、秋收、冬藏”方式存在種塊嚴重浪費、擴殖速度慢、人力物力消耗大等問題。而且,長期的無性繁殖導致病毒和病害的積累與傳播,致使品質(zhì)退化、產(chǎn)量下降[5]。

        前人研究表明,通過組織培養(yǎng)脫除病毒的方法不僅可以極大地提高薯蕷屬植物繁殖系數(shù),而且還可以解決因長期營養(yǎng)繁殖造成的病毒病和品質(zhì)退化等問題[6-8]。目前,在山藥不同種或品種如鐵棍山藥(D. opposita Thunb. cv. Tiegun)、淮山藥(D. opposita)、叉蕊薯蕷(D. collettii HK. f.)、參薯(D. alata L.)等中已有成功報道[6,9-11],但甜薯中尚未見相關研究。本研究以甜薯為研究對象,通過不同外植體、不同激素種類與濃度處理等試驗設計,篩選最佳試驗條件,建立甜薯組織培養(yǎng)的最佳試驗體系,以期為甜薯脫毒苗的產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)提供理論依據(jù)和實踐指導,也為甜薯后續(xù)的開發(fā)與利用奠定基礎。

        1 材料與方法

        1.1 試驗材料

        本試驗中的外植體材料取自南京中山植物園,采集時間為6月中旬,選取生長健壯、無病蟲害的植株,將枝蔓上部3~5 cm的嫩莖或約1 cm的莖尖取下,先用自來水沖洗,然后泡在無菌水中備用。

        1.2 試驗方法

        1.2.1 外植體的制備 在超凈工作臺上,先將外植體用75%乙醇消毒10~15 s,然后用0.1% HgCl2溶液浸泡3~5 min,最后用無菌水沖洗3~5次。將消毒后的莖尖、單節(jié)莖段分別切成0.5、1 cm 左右的長度,以備后續(xù)使用。

        1.2.2 誘導培養(yǎng) 莖尖芽誘導:以MS基本培養(yǎng)基[蔗糖30 g/L、瓊脂10 g/L、pH值5.8、0.1% PVP(聚乙烯吡咯烷酮)]附加不同濃度NAA(萘乙酸)、6-BA(6-芐氨基嘌呤)和KT(激動素),共設5個處理,每個處理3個重復(表1),每個處理10瓶,每瓶接種3個。30 d后統(tǒng)計結(jié)果。

        叢生芽繁殖系數(shù)=誘導芽總數(shù)/莖尖萌發(fā)數(shù)。

        單節(jié)莖段芽誘導:以MS基本培養(yǎng)基[蔗糖 30 g/L、瓊脂10 g/L、pH值5.8、0.1% PVP(聚乙烯吡咯烷酮)]附加不同濃度AD(腺嘌呤)、NAA(萘乙酸)、KT(激動素),共設7個處理,每個處理3個重復(表2),每個重復10瓶,每瓶接種3個。30 d后統(tǒng)計結(jié)果。

        單節(jié)莖段誘導率=形成不定芽數(shù)/接種的外植體總數(shù)×100%。

        1.2.3 繼代增殖培養(yǎng) 選取生長健壯、無玻璃化的再生苗的莖尖和帶腋芽莖段進行繼代增殖。繼代增殖培養(yǎng)基在誘導培養(yǎng)基的基礎上適當調(diào)整,附加不同濃度NAA和KT,共設3個處理,每個處理3個重復(表3)。

        增殖倍數(shù)=發(fā)芽外植體數(shù)/接種外植體總數(shù)。

        1.2.4 生根培養(yǎng) 芽苗長到2~3 cm時,選取生長健壯的無根苗接種于生根培養(yǎng)基中誘導生根,30 d后統(tǒng)計組培苗生根率。

        生根培養(yǎng)基采用1/2 MS培養(yǎng)基,附加不同濃度的NAA(0.5、1.0、0.2 mg/L)或IBA(0.5、1.0、2.0 mg/L),共設4個處理,每個處理3個重復。

        生根率=生根苗總數(shù)/接種的無根苗總數(shù)×100%。

        1.2.5 培養(yǎng)條件 以上試驗均在溫度(25±2) ℃、光照16 h、光照度2 000 lx的條件下進行。

        2 結(jié)果與分析

        2.1 不同激素處理莖尖芽誘導情況

        在添加不同濃度NAA、6-BA和KT的培養(yǎng)基上進行甜薯莖尖組培苗試驗,結(jié)果見表1。結(jié)果表明,激素的6種濃度組合處理均可誘導出芽(圖1-A),但叢生芽的繁殖系數(shù)在不同處理間差異很大,其中處理2繁殖系數(shù)最高,為5.0。觀察發(fā)現(xiàn),處理2開始出芽的時間也較其他處理短,約為3周。因此,NAA 0.1 mg/L+KT 2.0 mg/L的激素配比是莖尖誘導出芽的最適條件。

        2.2 不同激素處理單節(jié)莖段芽誘導

        在添加不同濃度AD、NAA和KT的培養(yǎng)基上進行甜薯單節(jié)莖段組培苗培養(yǎng),結(jié)果見表2。結(jié)果表明,激素的6種濃度組合處理均可誘導出芽(圖1-B),其中處理6的誘導率最高,且在誘導過程中發(fā)現(xiàn),當芽苗長出后會繼續(xù)長葉生根,這可能是由于培養(yǎng)基中激素被消耗后濃度降低,適合生根需求。因此,單節(jié)莖段誘導出芽的最適激素濃度是AD 0.8 mg/L。

        2.3 繼代培養(yǎng)誘導出不定芽

        將誘導出的不定芽分別接種到含有不同濃度NAA和KT的1~3號培養(yǎng)基中,結(jié)果(表3)表明,在3號培養(yǎng)基中的芽苗既有增殖生長又有伸長生長,增殖倍數(shù)高,培養(yǎng)30 d可達4.8,且芽苗長勢旺盛。在1號培養(yǎng)基中芽苗伸長生長明顯,芽體粗壯,但增殖倍數(shù)較低。在2號培養(yǎng)基中長勢較好,芽苗增殖倍數(shù)較高,但新芽細小。因此,NAA 0.5 mg/L+KT 2.0 mg/L是最適合甜薯組培苗增殖培養(yǎng)的激素濃度組合。

        2.4 不同激素處理組培苗生根的影響

        在不同濃度AD培養(yǎng)基上進行甜薯組培苗的生根培養(yǎng),結(jié)果(表4)表明,3個培養(yǎng)基都可以誘導根產(chǎn)生(圖1-C、圖1-D),其中2號培養(yǎng)基的生根率最高,為95%,且生根所需時間最短,僅需2周。此外,綜合評價生根數(shù)量及質(zhì)量,2號培養(yǎng)基均優(yōu)于其他2個培養(yǎng)基。因此,IBA 2.0 mg/L是最適合甜薯組培苗生根培養(yǎng)的激素濃度。

        3 討論與結(jié)論

        要想建成甜薯組織培養(yǎng)的最佳試驗體系,取材是構建甜薯組織培養(yǎng)最佳試驗體系的關鍵環(huán)節(jié),對組培苗培養(yǎng)成敗有很大影響[8]。本試驗以莖尖和單節(jié)莖段為外植體,均能誘導出芽,因外植體來源不同,各外植體誘導率與芽的狀態(tài)有明顯區(qū)別,而通過節(jié)段發(fā)生途徑可以直接誘導出芽,最初為綠色芽點,很快就伸展并長出小葉片,可以繼代增殖,而且所需時間比莖尖誘導出芽短,由此判定甜薯組織培養(yǎng)的最佳外植體是節(jié)段。此外,同一器官的不同部位以及不同取材時間也是影響組織培養(yǎng)效果的重要因素[12]。幼嫩的外植體容易出芽,而越老的外植體越容易褐化,并且越難出芽生長。眾多研究報道,外植體直接誘導出芽是組培快繁技術的重要選擇之一[13-14],而且通過愈傷長期的繼代分化,可能會使細胞染色體結(jié)構發(fā)生變異,細胞的形態(tài)發(fā)生能力下降甚至喪失。通過莖尖和單節(jié)莖段出芽,其芽和分生組織培養(yǎng)不像愈傷組織和懸浮細胞培養(yǎng)那樣容易發(fā)生變異,這種方法產(chǎn)生的克隆植株表現(xiàn)出高度的一致性,且遺傳性狀穩(wěn)定,開辟了加速優(yōu)良品種大量繁殖的途徑[15]。

        組培苗生根對于生產(chǎn)十分重要,但由于甜薯生根率并不高,在筆者篩選出的培養(yǎng)條件下的生根率很高,有利于高效地生產(chǎn)繁殖。雖然沒有經(jīng)過誘導愈傷途徑誘導甜薯植株再生,但筆者已經(jīng)摸索出其最佳的快速繁殖體系,將有助于甜薯脫毒苗的產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)。

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